JP4726339B2

JP4726339B2 - 外接形歯車ポンプ

Info

Publication number: JP4726339B2
Application number: JP2001195889A
Authority: JP
Inventors: 伸之永橋; 博之福井; 誠志遠藤; 儀明山本
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2021-06-28
Also published as: JP2003013868A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外接形歯車ポンプに係わり、特にプレッシャーローデング式の外接形歯車ポンプに関する。
【０００２】
プレッシャーローデング式の外接形歯車ポンプは、知られる通り、互いの外歯が噛合う原動歯車及び従動歯車と、両歯車の軸方向へと移動可能とされ、かつ吐出圧を背面に受けて両歯車の側面に押し付けられる可動側板と、側板の背面に備えられて両歯車の軸を支承する軸受と、これらを内臓するケースとを有すると共に、ケースの内壁面に設けられてケースの内壁面と側板の背面との間でなる略平行面間隙間を外気から遮断させ、かつケースに対する狭い嵌合隙間で吸込口に連通する低圧領域と、吐出口に連通する高圧領域とに仕切る弾性シールを有するポンプである。尚、これを単に可動側板形歯車ポンプともいう。
【０００３】
ところで、軸受はポンプが吸込液又は吐出液を受けて潤滑されるが、従来の技術によれば、潤滑用液体は側板の歯車側の面に設けた溝を介して行われる。例えば、特開昭５３−９６５０４号公報には「可動側板の吐出口側の歯との接触面から歯車軸の嵌入孔に向けて噛合歯間の閉込圧を軸受に与える溝を側板の吐出口側の歯との接触面に設けたこと」が記載されている。
尚、本発明は可動側板に係り、可動ブッシュとは無関係ではあるが、可動ブッシュにおいても潤滑液導入路は可動ブッシュの歯側の面に設けるのが殆どである（特開昭６１−２６５３７２号、実開平１０−１２２１６１号、特開平成１１−８２３２３号等）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来技術のように、側板の歯車側の面に潤滑液の導入溝を設けると、次のような不都合が生ずる。
【０００５】
（ａ）側板は吐出圧を背面に受けて両歯車の側面に押し付けられるから、使用が進むに伴い側板の押し付け面が液中のゴミ等で摩耗する。そして、溝が押し付け面内に存在しているから、押し付け面の摩耗に伴い溝の深さも減少し、潤滑液不足となる。
【０００６】
（ｂ）閉込圧は超高圧となる。この超高圧が軸受へと連通した溝で解放されるが、この解放時の急激な圧力変化によって騒音、エアレーション、キャビテーション等の不都合が生ずる。エアレーション及びキャビテーションで生じた気泡は軸受及び吸込口に至る。軸受に向かった気泡がその後の潤滑経路で滞留すると、潤滑不良をきたす。一方、吸込口に入った気泡のうち再度閉込室内に至ったものが噛込歯で潰されると大きな破裂音が生じたり、破裂衝撃による歯面のピッチングを生じさせたり、また、アクチュエータに吐出液と共に送給されたものはアクチュエータの正常作動を妨げる。
【０００７】
（ｃ）仮に溝を吸込口に設けたとすると、軸受に対する圧力差がなくなるから潤滑不能となる。
【０００８】
（ｄ）仮に溝を吐出口に設けたとすると、軸受を潤滑済み液は吸込口に戻るからポンプの容積効率が低下する。
【０００９】
本発明は、上記従来技術の不都合の少なくとも一つを解消でき、そしてできるだけ経済性の高い外接形歯車ポンプを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記の目的を達成するために、本発明に係る外接形歯車ポンプの第１は、互いの外歯が噛合う原動歯車及び従動歯車と、両歯車の軸方向へと移動可能とされ、かつ吐出圧を背面に受けて両歯車の側面に押し付けられる可動側板と、側板の背面に備えられて両歯車の軸を支承する軸受と、これらを内臓するケースとを有すると共に、
ケースの内壁面に設けられてケースの内壁面と側板の背面との間でなる略平行面間隙間を外気から遮断させ、かつケースに対する狭い嵌合隙間で吸込口に連通する低圧領域と、吐出口に連通する高圧領域とに仕切る弾性シールを有する外接形歯車ポンプにおいて、
吸込口の吸込圧が両歯車の回転に伴い高圧領域の液圧まで順次昇圧するまでの、かつ側板の外縁が弾性シールと交わるまでの側板の外縁の範囲から低圧領域を経て軸受又は軸受近傍に至る第１溝を、側板の背面及び／又はケースの内壁面に設けたことを特徴とする。
第２に、上記第１の外接形歯車ポンプにおいて、第１溝の側板外縁部と連通する第２溝を側板の外縁に軸方向に両端開口して設けてもよい。
第３に、互いの外歯が噛合う原動歯車及び従動歯車と、両歯車の軸方向へと移動可能とされ、かつ吐出圧を背面に受けて両歯車の側面に押し付けられる可動側板と、側板の背面に備えられて両歯車の軸を支承する軸受と、これらを内臓するケースとを有すると共に、ケースの内壁面に設けられてケースの内壁面と側板の背面との間でなる略平行面間隙間を外気から遮断させ、かつケースに対する狭い嵌合隙間で吸込口に連通する低圧領域と、吐出口に連通する高圧領域とに仕切る弾性シールを有する外接形歯車ポンプにおいて、
吸込口の吸込圧が両歯車の回転に伴い高圧領域の液圧まで順次昇圧するまでの、かつ弾性シールに至るまでの側板の面内に軸方向の貫通孔を設け、かつ、
貫通孔の側板の背面側の開口を含んで軸受又は軸受の近傍に至る第１溝を、側板の背面及び／又はケースの内壁面に設けたことを特徴とする。
【００１１】
上記第１構成によれば、吸込口側で昇圧中の液を潤滑液として流用するため、ポンプの容積効率が低下することがない。しかも、昇圧中の液であるため、軸受回りの液圧よりも高めの液圧を当該個所から選択自在に流用できる。さらに、第１溝を側板の背面に設けたため、従来技術のように、溝が摩耗して断面積が小さくなって潤滑液不足となることもない。つまり、潤滑液量を長期に亘って安定的に軸受に供給できる。また、第１溝を側板の背面に単に設けるだけだから、加工し易く経済的である。勿論、騒音、エアレーション、キャビテーション等の発生原因ともならず、従ってエアレーション及びキャビテーションで生じた気泡による騒音、歯面のピッチング発生等の原因ともならない。
第２構成によれば、第２溝が第１溝への潤滑液の案内路となる。従って、より適量な潤滑液を長期間に亘って安定的に軸受に供給できる。
第３構成は、上記第２構成での第２溝を貫通孔に置き換えたものである。高精度な断面積の潤滑路を確保しようとすると、つまり、最適潤滑油量を確保しようとすると、溝よりも孔の方が、加工上、得られ易い。また、側板が摩耗しても孔径は不変であるから潤滑液量が変化することもない。また、第３構成の場合、第１溝を第１構成における場合のように側板の外縁まで穿つ必要もなくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施例を図１〜図１１を参照し説明する。尚、実施例の特徴的構成は、図１〜図５に示すが、その説明に先立ち理解を早めるために、実施例の基礎構成なる「プレッシャーローデング式の外接形歯車ポンプ（可動側板形歯車ポンプである）」の例を図６〜図１１を参照し説明する。
【００１３】
基礎構成は、図６のポンプ例の側面断面図に示す通り、互いの外歯が噛合う原動歯車１ａ及び従動歯車１ｂと、両歯車１ａ、１ｂの各軸２の方向へ移動可能とされ、かつ吐出圧を背面に受けて両歯車１ａ、１ｂの側面に押し付けられる可動側板３と、側板３の背面に備えられて両歯車１ａ、１ｂの各軸２を支承する軸受４と、これらを内臓するケース５とを有して構成される。また、ケース５の内壁面のうち、図６のＡ−Ａ矢視図なる図７に示すように、側板３の背面側には弾性シール６を設けてある。弾性シール６は、図７と、図６のＢ−Ｂ矢視図なる図８とに示す通り、ケース５の内壁面と側板３の背面との間で外気から遮断した略平行面間隙間を生じさせ、かつこの略平行面間隙間を吸込口７ａ側の面間隙間Ｓａと吐出口７ｂ側の面間隙間Ｓｂとに仕切っている。
【００１４】
ここに、面間隙間Ｓｂは、図９に示すように、吐出口７ｂに殆ど抵抗なく流れ、そのため内圧は吐出圧Ｐｂとなって高圧領域を形成している。この内圧Ｐｂにより側板３を両歯車１ａ、１ｂの側面に押し付ける。尚、押し付けによって側板３が軸方向に移動しても、両面間隙間Ｓａ、Ｓｂ間の仕切性（つまり「シール性」）が失われないように、シール６は弾力性の高い例えばゴム製の弾性体で構成され、それ故に弾性シールとされている。
【００１５】
一方、面間隙間Ｓａは、高圧領域なる面間隙間Ｓｂ内の高圧液が弾性シール６を経て洩れ込んでくる領域である。ところが面間隙間Ｓａは、側板３の軸方向への移動を許容する程度のケース５に対する狭い嵌合で吸込口７ａに連通するために、その内圧Ｐ１は吸込圧Ｐａよりも若干高い程度であって低圧領域を形成している。
Ｐａ＜Ｐ１≦Ｐｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
【００１６】
このように、側板３の背面側に生ずる液圧は、高圧領域なる面間隙間Ｓｂで生ずる吐出圧Ｐｂと、低圧領域なる面間隙間Ｓａで生ずる液圧Ｐ１（Ｐａ＜Ｐ１≦Ｐｂ）とである。
【００１７】
これに対し、側板３の両歯車１ａ、１ｂ側の面に生ずる液圧は、図１０に示す通り、「Ｐ２＝Ｐａ〜Ｐｂ」なる各液圧Ｐ２、Ｐａ、Ｐｂが生ずる。尚、図１０において、実線２ａは歯車１ａの歯底円である。これら液圧Ｐａ、Ｐ２、Ｐｂを図１１を参照し説明する。
【００１８】
図１１も側板３の歯車１ａ側の面を示すが、その外周にポンプ内の液圧分布Ｐａ、Ｐ２、Ｐｂを帯状両端矢の長さで示す図である。尚、側板３の背面側での低圧領域なる面間隙間Ｓａで生ずる液圧Ｐ１（Ｐａ＜Ｐ１≦Ｐｂ）も図１１に付記してある。
【００１９】
図１１に示すように、歯車１ａ(正しくは、両歯車１ａ、１ｂ）が図示時計方向に回転してその回転角θがθ１、θ２、θ３、θ４と漸次大きくなってゆくと、歯面と側板３とで囲われた領域のうち、回転角θ１までは吸込圧Ｐａを維持っするが、回転角θ３以上では吐出圧Ｐｂと同圧になる。これは、図１１に示すとおり、側板３の外縁が回転角θ３〜回転角θ４の間でケース５に対して間隙ｄを有して嵌合し、かつこの間隙ｄが吐出圧Ｐｂなる面間隙間Ｓｂに連通しているからである。従って、回転角θ１〜回転角θ３では、
Ｐ２＝Ｐａ〜Ｐｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
なる液圧Ｐ２が生ずる。
そして液圧Ｐ２は、本ポンプ例では図１１に示す通り、吸込口７ａの吸込圧Ｐａが両歯車１ａ、１ｂの回転に伴い高圧領域Ｓｂの液圧Ｐｂまで順次昇圧するまでの（つまり、回転角θ１〜回転角θ３の間）、かつ側板３の外縁が弾性シール６に交わるまでの（つまり、回転角θ１〜回転角θ２の間）側板３の外縁の範囲（即ち、回転角θ１〜回転角θ２の範囲）において、回転角θ１〜回転角θ２の範囲を仮に１０割分とすると、図１１に示す通り、
回転角θ１では「Ｐ２≒Ｐａ」、
回転角θ１から約３割までの範囲内では「Ｐａ＜Ｐ２＜Ｐ１」、
回転角θ１から約３割の個所では「Ｐ２≒Ｐ１」、
回転角θ１から残り約７割範囲内では「Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐｂ／２」、
回転角θ２では「Ｐ２≒Ｐｂ／２」であった。
尚、吸込口７ａの大きさ、弾性シール６の形状、その他によって液圧Ｐ２の大小関係は当然に異なる。
【００２０】
かかる基本構成において、本実施例（本発明）の特徴的構成は図１〜図５に示される。
【００２１】
第１実施例は、図１に示す通り、「（θ１＋θ２）／２）」なる側板３の外縁位置（回転角θ１２）から低圧領域Ｓａを経て軸受４に至る第１溝８をケース５の内壁面に設けたものである。
【００２２】
第１実施例によれば、第１溝８の配置位置が回転角θ１から残り約７割範囲内に位置するから「Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐｂ／２」なる液圧Ｐ２を側板３の外縁とケース５との嵌合隙間から得る。そして、第１溝８は軸受４に直接至るから、軸受４にも「Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐｂ／２」なる液圧Ｐ２をそのまま供給でき、従って軸受４を支障なく潤滑できる。ここに、第１溝８は摩耗部位に設けてないから潤滑液の流路断面が小さくならず、従って、潤滑液を安定的に軸受４に供給できる。また、第１溝８を設けただけだから、その加工コストも安く経済的である。また、供給する潤滑液は当該ポンプに必要な量だけとすることができるから、さらには吐出口７ｂ又は面間隙間Ｓｂから得てないから、ポンプの容積効率が低下することもない。
【００２３】
尚、図示しないが、第１溝８を軸受４の近傍まで設けてもよい。さらにまた、図２に示すように、側板３の背面に設けてもよく、また図示しないが軸受４の近傍まで設けてもよい。また、第１溝８をケース５の内壁面と側板背面とにそれぞれ設けてもよい。この場合も図示しないが、軸受４の近傍まで設けてもよい。どれを採用するかは、ポンプの仕様及び使われ方次第である。尚、第１溝８の外側端は、液圧Ｐ１に対し圧力差がもっとも大きい回転角θ２に近い位置に設けることが望ましい。
【００２４】
第２実施例は、図３及び図４に示す通り、第１溝８を側板３の背面に設けたものであるが、この場合、第１溝８の側板３の外縁部と連通する第２溝９を側板３の外縁に軸方向に両端開口して設けてある。このようにすると、液圧Ｐ２を側板３の外縁とケース５との嵌合隙間から受けるよりも、より安定した流量を軸受４に供給できる。また、図５に示すように、第１溝８を側板３の背面に設けるときは、第２溝９に代えて側板３の面内に軸方向の貫通孔１０を設けてもよい。この場合、貫通孔１０は歯車１ａの歯底円２ａよりも外側面内に設けることが潤滑液量の確保上好ましい。これは、側板３の外縁に第２溝９を設けるよりも、貫通孔１０を設ける方が簡単かつ容易であり、側板３の歯車側の面が仮に摩耗しても貫通孔１０の断面積は変化せず、従ってより安定した流量を軸受４に供給できる。
【００２５】
尚、軸受４の潤滑済み液は、戻り専用流路を経て吸入口７ａに戻る。図６のポンプ例では、受動歯車１ｂの軸２の各先端の各油溜りから吸入口７ａに至る戻り専用流路５ａ、５ｂをケース５の壁中に設けてある。原動歯車１ａと従動歯車１ｂとが受ける負荷の大小を比較すると、駆動負荷と圧力負荷とは、原動歯車１ａ側では減算側に作用するが、従動歯車側では加算側に作用するため原動歯車１ａ側よりも負荷が大きくなる。つまり、従動歯車１ｂ側の軸受４の方が原動歯車１ａの軸受４よりも高負荷である。そこで、従動歯車１ａ及びその軸受４付近の潤滑液量を増加させるべく、戻り専用流路５ａ、５ｂを従動歯車１ａ側に開口させ、原動歯車１ａ及びその軸受４の潤滑済み液を従動歯車１ａ及びその軸受４付近で合流させた潤滑性を高めたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る第１溝を設けたケース内壁面の部分図である。
【図２】第１実施例に係る第１溝を設けた側板背面の図である。
【図３】第２実施例に係る第１、第２溝を設置例を示す側板背面の図である。
【図４】図３の部分斜視図である。
【図５】第２実施例に係る第１溝及び貫通孔の側板面内への他の設置例を示す側板背面の図である。
【図６】プレッシャーローデング式の外接形歯車ポンプの基本構成の断面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ矢視図である。
【図８】図６のＢ−Ｂ矢視図である。
【図９】側板の背面側を示す図である。
【図１０】側板の歯車側を示す図である。
【図１１】側板の歯車側及び液圧分布を示す図である。
【符号の説明】
１ａ：原動歯車、１ｂ：従動歯車、２：歯車軸、３：可動側板、４：軸受、５：ケース、６：弾性シール、７ａ：吸込口、７ｂ：吐出口、Ｓａ：低圧領域、７ｂ：高圧領域、Ｐａ：吸込液圧、Ｐｂ：吐出液圧、８：第１溝、９：第２溝、１０：貫通孔。

Claims

互いの外歯が噛合う原動歯車(1a)及び従動歯車(1b)と、両歯車(1a,1b)の軸(2)の方向へと移動可能とされ、かつ吐出圧を背面に受けて両歯車(1a,1b)の側面に押し付けられる側板(3)と、側板(3)の背面に備えられて両歯車(1a,1b)の軸(2)を支承する軸受(4)と、これらを内蔵するケース(5)とを有すると共に、
ケース(5)の内壁面に設けられてケース(5)の内壁面と側板(3)の背面との間でなる略平行面間隙間を外気から遮断させ、かつケース(5)に対する狭い嵌合隙間で吸込口(7a)に連通する低圧領域(Sa)と、吐出口(7b)に連通する高圧領域(Sb)とに仕切る弾性シール(6)を有する外接形歯車ポンプにおいて、
吸込口(7a)の吸込圧(Pa)が両歯車(1a,1b)の回転に伴い高圧領域(Sb)の液圧(Pb)まで順次昇圧するまでの、かつ側板(3)の外縁が弾性シール(6)と交わるまでの側板(3)の外縁の範囲から低圧領域(Sa)を経て軸受(4)又は軸受(4)の近傍に至る第１溝(8)を、側板(3)の背面の内壁面に設け、吸込口(7a)側で昇圧中の液を潤滑液として第１溝(8)を介して軸受に供給することを特徴とする外接形歯車ポンプ。
前記第１溝(8)の側板外縁部と連通する第２溝(9)を、側板(3)の外縁に軸(2)の方向に両端開口して設け、第２溝(9)を第１溝(8)への潤滑液の案内路とする請求項１記載の外接形歯車ポンプ。
互いの外歯が噛合う原動歯車(1a)及び従動歯車(1b)と、両歯車(1a,1b)の軸(2)の方向へと移動可能とされ、かつ吐出圧を背面に受けて両歯車(1a,1b)の側面に押し付けられる側板(3)と、側板(3)の背面に備えられて両歯車(1a,1b)の軸(2)を支承する軸受(4)と、これらを内蔵するケース(5)とを有すると共に、
ケース(5)の内壁面に設けられてケース(5)の内壁面と側板(3)の背面との間でなる略平行面間隙間を外気から遮断させ、かつケース(5)に対する狭い嵌合隙間で吸込口(7a)に連通する低圧領域(Sa)と、吐出口(7b)に連通する高圧領域(Sb)とに仕切る弾性シール(6)を有する外接形歯車ポンプにおいて、
吸込口(7a)の吸込圧(Pa)が両歯車(1a,1b)の回転に伴い高圧領域(Sb)の液圧(Pb)まで順次昇圧するまでの、かつ弾性シール(6)に至るまでの側板(3)の面内に軸(2)の方向の貫通孔(10)を設け、かつ、
貫通孔(10)の側板(3)の背面側の開口を含んで軸受(4)又は軸受(4)の近傍に至る第１溝(8)を、側板(3)の背面に設け、吸込口(7a)側で昇圧中の液を潤滑液として第１溝(8)及び貫通孔(10)を介して軸受に供給することを特徴とする外接形歯車ポンプ。